JP7580251B2 - 耐熱性ミラブル型シリコーンゴム組成物 - Google Patents
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Description
下記(A)~(F)成分を含有するミラブル型シリコーンゴム組成物
(A)ケイ素原子に結合したアルケニル基を1分子中に2個以上有し、主鎖がR1 2SiO2/2で示されるジオルガノシロキサン単位の繰り返しからなり、分子鎖両末端がR1 3SiO1/2で示されるトリオルガノシロキシ基で封鎖された、平均重合度が1,000以上を有する、直鎖状ジオルガノポリシロキサン 100質量部
(上記式中、R1は、互いに独立に、非置換の、炭素原子数1~20の、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、及びアラルキル基から選ばれる基である)
(B)比表面積50m2/g以上を有する補強性シリカ 5~100質量部、
(C)黄色酸化鉄 0.01~10質量部、
(D)酸化セリウム 0.01~10質量部、
(E)有機過酸化物 0.1~10質量部、及び
(F)シリカ分散剤 0.1~50質量部
であり、
ただし、該組成物は、遷移金属酸化物をドープした酸化チタンを含まず、かつ、エポキシ樹脂を含まない、前記ミラブル型シリコーンゴム組成物
を提供する。
(A)成分は、本組成物の主剤(ベースポリマー)であるオルガノポリシロキサンであり、ケイ素原子に結合したアルケニル基を1分子中に2個以上有することを特徴とする。好ましくは、ケイ素原子に結合したアルケニル基を2~10,000個有する。
[測定条件]
・展開溶媒:トルエン
・流量:1mL/min
・検出器:示差屈折率検出器(RI)
・カラム:KF-805L×2本(Shodex社製)
・カラム温度:25℃
・試料注入量:30μL(濃度0.2質量%のトルエン溶液)
本発明において(A)成分は、高重合度(高粘度)であって、室温(25℃)において自己流動性のない非液状のオルガノポリシロキサン生ゴムであるのが好ましい。
R1 nSiO(4-n)/2 (1)
(式(1)中、R1は、互いに独立に、置換又は非置換の、炭素原子数1~20の1価炭化水素基であり、nは1.95~2.04の正数である)
また、上記式(1)中、R1の合計モルに対して0.001~10モル%、特に0.01~5モル%がアルケニル基であることが好ましい。該アルケニル基としては、好ましくはビニル基及びアリル基であり、特に好ましくはビニル基である。
(B)補強性シリカは、得られるシリコーンゴムに対して優れた機械的特性を付与する充填材として作用する。該補強性シリカは、沈降シリカ(湿式シリカ)でもヒュームドシリカ(乾式シリカ)でもよく、表面に多数のシラノール(SiOH)基が存在しているものである。本発明において(B)補強性シリカは、BET法による比表面積50m2/g以上を有することが必要である。比表面積の上限は特に制限されないが400m2/g以下であればよく、好ましくは100~400m2/gである。比表面積が50m2/g未満であると、(B)成分により付与されるシリコーンゴムの補強効果が不十分となる。
(C)黄色酸化鉄は、下記(D)成分と併用することでシリコーンゴムの耐熱性を著しく向上させる。該黄色酸化鉄は、主成分(たとえば85%以上)が式α-FeOOHで表されるオキシ水酸化鉄の粉末であり、粒子の形状は針状である。粒径は特に限定されず、一般的な黄色酸化鉄であればよい。45μmフルイ残分が0.01%以下であることが好ましい。黄色酸化鉄の市販品としてはTAROXシリーズ(チタン工業株式会社製)等があげられる。
(D)成分は、酸化セリウム及び水酸化セリウムから選ばれる少なくとも1種である。いずれも、前記(C)成分と併用することによりシリコーンゴムの耐熱性を著しく向上させることができる。
酸化セリウムの市販品としては、ショウロックスFL-2(昭和電工株式会社製)、SN-2(ニッキ株式会社製)、酸化セリウムS(阿南化成株式会社製)等が挙げられる。水酸化セリウムの市販品としては、水酸化セリウム(ニッキ株式会社製)、Cerhydrate90(トライバッハ インダストリ エージー社製)等が挙げられる。
(E)有機過酸化物は、本発明のシリコーンゴム組成物を硬化させ得る硬化剤である。有機過酸化物は300℃近い高温下での耐熱性に優れるため、シリコーンゴム組成物の高温度耐熱性をより向上させることができる。これに対し、オルガノハイドロジェンポリシロキサンと白金系金属化合物触媒とを用いる付加反応硬化剤は、300℃近い高温下での耐熱性に劣るため、好ましくない。
本発明のシリコーンゴム組成物は、前記(A)~(E)成分に加えて、充填材用分散剤、特には無機充填材又はシリカ用の分散剤をさらに含んでもよい。好ましくはシリカ分散剤である。当該分散剤を更に含むことで上述した補強性シリカを組成物中に良好に分散することができる。当該分散剤は、例えば、アルコキシ基又はシラノール基を有する低分子有機ケイ素化合物又はその加水分解物であればよい。より詳細には、各種アルコキシシラン、特にフェニル基含有アルコキシシラン及びその加水分解物、ジフェニルシランジオール、カーボンファンクショナルシラン、シラノール基含有低分子シロキサン等が挙げられる。中でも、ジフェニルシランジオールを用いると、シリコーンゴムの耐熱性がさらに向上するため好ましい。また、ジフェニルシランジオールをアルキルアルコキシシランまたはその加水分解物と併用することで、補強性シリカの分散性がさらに向上するため、より好ましい。尚、上述した通り、(F)成分は、前記(B)補強性シリカを表面処理するための有機ケイ素化合物とは異なる。
本発明で用いるシリコーンゴム組成物には、本発明の効果を損なわない範囲において、上記成分に加え、必要に応じて、その他の、熱硬化型シリコーンゴム組成物における公知の充填材及び添加剤を含んでよい。例えば、(B)成分以外の充填材(粉砕石英、珪藻土、炭酸カルシウム等)、着色剤(顔料)、引き裂き強度向上剤、難燃性向上剤(白金化合物等)、受酸剤、熱伝導率向上剤(アルミナ、窒化硼素等)、離型剤、及び反応制御剤等が挙げられる。その他の成分は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また配合量は、本発明の効果を損ねない範囲において適宜調整されればよい。
本発明のミラブル型シリコーンゴム組成物は、上述した各成分をニーダー、バンバリーミキサー、二本ロール等の公知の混練機で混合することにより得ることができる。たとえば、上記(A)~(E)成分を含有する組成物を調製する場合、(A)オルガノポリシロキサンと(B)補強性シリカと(C)黄色酸化鉄と(D)酸化セリウムとを混合した後、得られた混合物に(E)有機過酸化物を添加することが好ましい。更にその他の成分を含む場合には、(A)、(B)、(C)、及び(D)成分とその他の成分とを混合した後、得られた混合物に(E)有機過酸化物を添加することが好ましい。
ミラブル型シリコーンゴム組成物の硬化条件は、用いる成形方法における公知の条件でよく、一般的に60~450℃の温度で数秒~1日程度である。また、得られる硬化物の圧縮永久歪の低下、得られるシリコーンゴム中に残存している低分子シロキサン成分の低減、該シリコーンゴム中の有機過酸化物の分解物の除去等の目的で、200℃以上、好ましくは200~250℃のオーブン内等で1時間以上、好ましくは1~70時間程度、より好ましくは1~10時間のポストキュア(2次キュア)を行ってもよい。
[耐熱性]
シリコーンゴム組成物を硬化して作製した試験用シートを用い、JIS K 6249:2003に準拠して硬さ(デュロメーターA)、引張強さ(MPa)、及び切断時伸び(%)の初期値を測定した。該試験用シートを300℃の乾燥機に3日間及び7日間、又は、220℃の乾燥機に7日間入れた後に、硬さ、引張強さ、切断時伸びを測定した。結果を表1に示す。
ジメチルシロキサン単位99.85モル%、メチルビニルシロキサン単位0.125モル%、及びジメチルビニルシロキシ単位0.025モル%からなり、平均重合度が8,000であるオルガノポリシロキサン生ゴム100質量部、BET法比表面積200m2/gのヒュームドシリカ(アエロジル200、日本アエロジル株式会社製)40質量部、ジフェニルシランジオール5質量部、及び、両末端シラノール基を有し、平均重合度4であり、25℃における粘度15mPa・sであるジメチルポリシロキサン2質量部を添加し、170℃で2時間、ニーダーにより混合下で加熱した後、ベースコンパウンド(1)を調製した。
該ベースコンパウンド(1)に、黄色酸化鉄(TAROX-LL-XLO、87.5%以上がα-FeOOHである、針状粉末、チタン工業株式会社製)0.5質量部、及び酸化セリウム(SN-2、ニッキ株式会社製)0.5質量部を二本ロールで添加してコンパウンド(A)を調製した。
該コンパウンド(A)に、2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルパーオキシ)ヘキサンを0.6質量部、二本ロールにて添加し、均一に混合してミラブル型シリコーンゴム組成物を得た。
該シリコーンゴム組成物を165℃、70kgf/cm2の条件で10分間プレスキュアし、2mm厚の試験用シートを作製した。次いで該試験用シートを200℃のオーブンで4時間ポストキュアした。得られた硬化物について、上述した耐熱性試験を行った。
上記酸化セリウムの添加量を、オルガノポリシロキサン生ゴム100質量部に対して1.5質量部とした以外は、実施例1を繰り返してシリコーンゴム組成物を調製し、硬化物を得た。該硬化物について上述した耐熱性試験を行った。
上記黄色酸化鉄の添加量を、オルガノポリシロキサン生ゴム100質量部に対して3.0質量部とした以外は、実施例2を繰り返してシリコーンゴム組成物を調製し、硬化物を得た。該硬化物について上述した耐熱性試験を行った。
上記酸化セリウムの代わりに、水酸化セリウム(Cerhydrate90、トライバッハ インダストリ エージー社製)を同量で用いた以外は、実施例3を繰り返してシリコーンゴム組成物を調製し、硬化物を得た。該硬化物について上述した耐熱性試験を行った。
上記実施例3において、2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルパーオキシ)ヘキサンに替えて、オルガノポリシロキサン生ゴム100質量部に対して、側鎖にSiH基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン(重合度38、SiH基が0.0074モル%の両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体)0.37質量部を用い、反応制御剤としてエチニルシクロヘキサノール0.07質量部、及び白金触媒(Pt濃度1質量%)0.15質量部を用い、二本ロールにて添加し、均一に混合して生ゴム状のシリコーンゴム組成物を製造した。該シリコーンゴム組成物を、120℃、70kgf/cm2の条件で10分間プレスキュアし、2mm厚の試験用シートを作製した。次いで該試験用シートを200℃のオーブンで4時間ポストキュアした。得られた硬化物について、上述した耐熱性試験を行った。
上記黄色酸化鉄の代わりに、赤色酸化鉄(弁柄SR-570、利根産業株式会社製)を用いた以外は実施例3を繰り返してシリコーンゴム組成物を調製し、硬化物を得た。該硬化物について上述した耐熱性試験を行った。
上記酸化セリウムを使用しない以外は実施例3を繰り返してシリコーンゴム組成物を調製し、硬化物を得た。該硬化物について上述した耐熱性試験を行った。
上記酸化セリウムを使用しない以外は、比較例2を繰り返してシリコーンゴム組成物を調製し、硬化物を得た。該硬化物について上述した耐熱性試験を行った。
上記酸化セリウムの添加量を、オルガノポリシロキサン生ゴム100質量部に対して3.0質量部とし、上記黄色酸化鉄を使用しない以外は、実施例3を繰り返してシリコーンゴム組成物を調製し、硬化物を得た。該硬化物について上述した耐熱性試験を行った。
上記黄色酸化鉄の代わりに、3質量%の酸化鉄(Fe2O3)をドープした酸化チタン(AEROXIDE TiO2 PF2、日本アエロジル株式会社製)0.8質量部を用いた他は実施例2を繰り返してシリコーンゴム組成物を調製し、硬化物を得た。該硬化物について上述した耐熱性試験を行った。
Claims (5)
- 下記(A)~(F)成分を含有するミラブル型シリコーンゴム組成物
(A)ケイ素原子に結合したアルケニル基を1分子中に2個以上有し、主鎖がR1 2SiO2/2で示されるジオルガノシロキサン単位の繰り返しからなり、分子鎖両末端がR1 3SiO1/2で示されるトリオルガノシロキシ基で封鎖された、平均重合度が1,000以上を有する、直鎖状ジオルガノポリシロキサン 100質量部
(上記式中、R1は、互いに独立に、非置換の、炭素原子数1~20の、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、及びアラルキル基から選ばれる基である)
(B)比表面積50m2/g以上を有する補強性シリカ 5~100質量部、
(C)黄色酸化鉄 0.01~10質量部、
(D)酸化セリウム 0.01~10質量部、
(E)有機過酸化物 0.1~10質量部、及び
(F)シリカ分散剤 0.1~50質量部
であり、
ただし、該組成物は、遷移金属酸化物をドープした酸化チタンを含まず、かつ、エポキシ樹脂を含まない、前記ミラブル型シリコーンゴム組成物。 - 前記(A)成分が平均重合度1,000~100,000を有する、請求項1記載のミラブル型シリコーンゴム組成物。
- 前記(C)成分の量が組成物全体に対して0.01~5質量%である、請求項1または2記載のミラブル型シリコーンゴム組成物。
- 前記(F)成分が、アルコキシ基又はシラノール基を有する低分子有機ケイ素化合物又はその加水分解物である、請求項1~3のいずれか1項記載のミラブル型シリコーンゴム組成物。
- 請求項1~4のいずれか1項記載のミラブル型シリコーンゴム組成物の硬化物。
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